北京航空航天大學

911材料綜合考試大綱(2023年)

《材料綜合》滿分150分，考試內容包括《物理化學》、《材料現代研究方法》《材料科學基礎》三門課程，其中《物理化學》占總分的50%,《材料現代研究方法》占總分的30%，《材料科學基礎》占總分的20%。特別注意：《材料科學基礎》分為三部分，考生可任選其中一部分作答。

物理化學考試大綱

《物理化學》是化學、化工、材料及環境等專業的基礎課。它既是專業知識結構中重要的一環，又是后續專業課程的基礎。要求考生通過本課程的學習，掌握化學熱力學及化學動力學的基本知識;培養學生對化學變化和相變化的平衡規律及變化速率規律等物理化學問題，具有明確的基本概念，熟練的計算能力，同時具有一般科學方法的訓練和邏輯思維能力，體會并掌握怎樣由實驗結果出發進行歸納和演繹，或由假設和模型上升為理論，并能結合具體條件應用理論分析解決較為簡單的化學熱力學及動力學問題。

一、考試內容及要求

以下按化學熱力學基礎、相平衡、化學平衡、電化學、界面現象以及化學動力學六部分列出考試內容及要求。并按深入程度分為了解、理解(或明了)和掌握(或會用)三個層次進行要求。

(一)化學熱力學基礎

理解平衡狀態、狀態函數、可逆過程、熱力學標準態等基本概念;理解熱力學第一、第二、第三定律的表述及數學表達式涵義;明了熱、功、內能、焓、熵和Gibbs函數，以及標準生成焓、標準燃燒焓、標準摩爾熵和標準摩爾吉布斯函數等概念。

熟練掌握在物質的p、T、V變化，相變化和化學變化過程中求算熱、功以及各種熱力學狀態函數變化值的原理和方法;在將熱力學公式應用于特定體系的時候，能應用狀態方程(主要是理想氣體狀態方程)和物性數據(熱容、相變熱、蒸汽壓等)進行計算。

掌握熵增原理和吉布斯函數減小原理判據及其應用;明了熱力學公式的適用條件，理解熱力學基本方程、對應系數方程。

(二)相平衡

理解并掌握Clapeyron公式和Clausius-Clapeyron方程，并能進行有關計算。

理解相律的意義;掌握單組分體系和二組分體系典型相圖的特點和應用，能用杠桿規則進行相組成計算，會用相律分析相圖。

(三)化學平衡

明了熱力學標準平衡常數的定義，會用熱力學數據計算標準平衡常數;

理解并掌握Van't Hoff等溫方程及等壓方程的含義及其應用，能夠分析和計算各種因素對化學反應平衡組成的影響(如系統的溫度、濃度、壓力和惰性氣體等)。

(四)電化學

理解電解質溶液離子平均活度、離子平均活度系數的概念及在可逆電池電動勢計算中的應用。

掌握可逆電池(包括化學電池及濃差電池)電動勢與熱力學函數和熱力學平衡常數的關系及相關計算;

掌握各種類型電極的特征、電極反應;掌握Nernst方程及其應用(如求平衡常數、pH值、活度等)。

(五)界面現象

理解(比)表面Gibbs能和表面張力的概念;了解表面變化的熱力學原理;

理解彎曲液面附加壓力的概念，掌握Laplace公式及簡單計算;

理解分散度對系統物理化學性質的影響(如蒸氣壓、凝固點等);

理解潤濕、接觸角概念，掌握Young方程。

(六)化學動力學

理解化學反應速率、速率常數、基元反應及反應級數等概念;

掌握零級、一級和二級反應速率方程及特征，并會進行相關計算;

掌握由反應機理建立速率方程的近似方法(穩定態近似法、平衡態近似法);

掌握Arrhennius方程及應用，明了活化能的物理意義。

《材料現代研究方法》考試大綱

《材料現代研究方法》是材料、物理、化學、化工及環境等專業的專業基礎課，是作為研究生必須掌握的一門專業知識。要求考生通過本課程的學習，掌握在材料測試方法中應用最廣和最基礎的X射線衍射和掃描與透射電子顯微鏡分析技術。

考試內容及要求

本年度的考試內容僅針對X射線、掃描電鏡和透射電鏡分析技術。

X射線衍射分析技術

要求考生對晶體學、X射線的產生與基本性質、X射線與電子衍射的基本原理以及常見的粉末與單晶的衍射技術等具有明確的基本概念、熟練的計算能力以及對常見案例的分析能力。

《材料科學基礎》考試大綱

第一部分《金屬學原理》

《金屬學原理》是金屬材料學科的科學基礎，是材料科學與工程專業重要的基礎平臺課之一。要求考生通過本課程學習，掌握金屬材料的原子排列與結構(金屬及合金相結構、晶體缺陷)、金屬材料制備與成形方法的基本原理(合金相圖與合金凝固、塑性變形與金屬強化方法、固態相變原理)、金屬材料組織結構控制基本原理及其與材料制備成形工藝之間關系。

考試內容及要求

以下按金屬及合金的晶體結構、晶體缺陷、固態金屬中的擴散、純金屬的凝固、二元合金相圖及二元合金的凝固、三元合金相圖、金屬的塑性變形、金屬的回復與再結晶、固態相變九部分列出考試內容。考試要求：掌握基本概念與基本原理，并能夠利用其計算與分析。注重基本概念與基本理論的聯系，注重各章節的聯系和綜合。

(一) 金屬及合金的晶體結構

金屬鍵與金屬的特性

金屬晶體結構 晶體學基礎——晶體結構、空間點陣、晶格常數、晶向指數和晶面指數、晶面間距、三種典型金屬晶體結構

金屬的同素異構轉變及意義

合金相分類及影響合金相結構的主要因素、固溶體與固溶強化(置換式固溶體、間隙式固溶體、有序固溶體)、中間相及分類

(二) 晶體缺陷

點缺陷

位錯的基本性質、基本類型、幾何性質及其運動特點，面心立方晶體中的位錯與位錯反應(面心立方晶體中的全位錯、分位錯、層錯與擴展位錯、位錯反應的驅動力及位錯反應的條件、面心立方晶體中的典型位錯反應)，位錯與金屬的強化機制

面缺陷：晶界(晶界的描述、晶界的結構與晶界能、金屬材料的細晶強韌化機理、晶界的運動及強化高溫結構材料的基本方法(驅動力及影響晶界運動的主要因素))，相界面的結構、晶界及相界的性質

(三) 固體金屬中的擴散

擴散現象及其意義，宏觀規律，熱力學， 擴散的微觀理論及微觀機制，影響擴散的因素

(四) 純金屬的凝固

液態金屬與合金的結構與性質

金屬晶體形核過程熱力學分析(均勻形核、非均勻形核、形核率及影響形核率的因素、細化金屬晶粒的基本方法)

金屬晶體的生長(固/液界面結構與晶體生長方式及生長速度、固/液平界面的穩定性與金屬晶體凝固形態)

金屬鑄錠典型組織及其形成機制

(五) 二元合金相圖及二元合金的凝固

二元勻晶相圖及固溶體二元合金的凝固(平衡凝固過程分析、凝固過程的溶質元素再分配及固溶體的非平衡凝固過程分析，組成過冷及對固溶體晶體生長形態與凝固組織的影響)

二元共晶相圖及二元共晶合金的凝固(二元共晶相圖分析及典型合金(亞共晶、共晶、過共晶)平衡凝固過程及組織分析、共晶凝固機制及動力學、離異共晶、非平衡共晶、偽共晶)

二元包晶相圖及凝固(二元包晶相圖及合金的平衡凝固過程分析、包晶反應特點)

Fe-C合金相圖及典型成分Fe-C合金凝固過程及凝固組織分析(鐵-滲碳體相圖的特征溫度點、碳含量、轉變線、各區域的組織與組成相、冷卻過程的分析與相組成和組織組成含量計算)。

(六) 三元合金相圖

直線法則、杠杠定律、重心法則，三元勻晶相圖及合金凝固過程分析，三元共晶相圖及典型合金凝固過程分析與凝固組織，四相平衡轉變及三元相圖所遵循的一般規律(三元相圖等溫截面的特點、三元相圖垂直截面的特點)

(七) 金屬的塑性變形

金屬的塑性、塑性變形及其意義，單晶體塑性變形的基本方式，多晶體的塑性變形(塑性變形特點、多晶體的屈服強度、多晶體的應力-應變曲線)，塑性變形后金屬和合金顯微組織及性能變化

(八) 金屬的回復與再結晶

冷變形金屬在加熱過程中的組織結構及性能變化，回復、再結晶、晶粒長大

(九) 固態相變

固態相變分類，擴散型固態相變的一般特點，馬氏體相變的基本特征

第二部分《無機非金屬材料學》

《無機非金屬材料學》是無機非金屬材料專業的基礎理論課。要求考生掌握無機非金屬材料晶體與非晶結構特點、表面與界面、化合物相圖、擴散與固相反應、燒結等的基本知識;在此基礎上了解無機非金屬材料結構、性能以及制備過程內在聯系的本質。

考試內容及要求

(一)化合物晶體結構及其缺陷

了解化合物晶體典型結構類型，了解各類結構的代表性陶瓷及其特性與晶體結構的關系;

了解硅酸鹽晶體結構特點;

了解化合物晶體的缺陷類型。掌握點缺陷的表示方法、點缺陷反應方程及其化學平衡;了解固溶體的類型及其形成條件;了解非化學計量化合物。

(二)熔體與玻璃體

了解硅酸鹽熔體的結構和性質，玻璃的結構和玻璃的通性以及玻璃的形成及其條件;

理解橋氧離子、非橋氧離子、網絡形成離子和網絡變性離子的概念及其與性能的關系。

(三)表面與界面

了解固體表面力、晶體的表面結構。

理解彎曲表面效應與陶瓷燒結過程傳質的關系。

了解陶瓷粒子在水介質中的電動性質及其影響因素，了解陶瓷漿料的流變特性和穩定性。

(四)相平衡與相變

掌握陶瓷相圖閱讀方法，了解相圖在陶瓷研究中的作用;

掌握二元和三元相圖的分析方法;

掌握相變熱力學與動力學。

(五)擴散與固相反應

掌握擴散動力學方程，了解擴散過程的推動力和微觀機制，掌握影響固體材料中擴散的主要因素;

了解固相反應動力學，明了影響固相反應的因素。

(六)燒結

掌握燒結的概念、驅動力和典型的燒結類型;

掌握固態燒結、液相燒結的主要傳質方式、驅動力、特點及其影響因素。

掌握燒結過程中的晶粒生長及其與燒結的關系;

掌握影響燒結的主要因素，了解促進燒結的方法。

第三部分《高分子化學及物理》

《高分子化學及物理》是高分子材料、復合材料等專業的基礎課，它既是專業知識結構中重要的一環，又是后續專業課程的基礎。要求學生掌握高分子的合成反應、制備方法、高分子的結構、分子運動與性能之間關系等方面的基本原理和基本知識，了解高聚物結構與性能的表征和研究手段，具備通過化學合成制備高聚物、高聚物的分子設計、控制高聚物產品的性質的方法等方面的初步能力，并能利用聚合物的結構性能關系分析解決實際高分子材料制造和工藝過程中的問題。

考試內容及要求

(一) 高分子化學

要求掌握：各類高分子材料的合成方法;逐步聚合、鏈式聚合及乳液聚合的反應原理、影響產物結構的因素及對單體的要求;共聚物的合成及共聚組成的控制;聚合物的反應。

(二) 高分子物理

掌握高分子鏈結構的長、柔和復雜的特點;掌握高分子分子量與分子量分布的表征，部分掌握高分子分子量與分子量分布的測定方法(以粘度法與凝膠滲透色譜法為主);

理解高分子聚集態結構的多樣性、復雜性與多缺陷特點;掌握高分子的結晶/熔化與分子結構和外界條件的關系;了解并部分掌握高分子聚集態結構的研究/表征方法;

掌握高分子運動單元多重性及運動松弛時間分布寬的特點;

掌握相變與轉變溫度的物理意義;理解高聚物高彈性的特點、熱力學本質與分子運動本質;理解平衡高彈統計理論的假設、推導思路、結論及理論的應用意義與局限性;

掌握高聚物粘彈性的概念、簡單的模型(最多四元件)、數學表達式以及分別在線性和對數座標中的曲線形式;理解影響粘彈性的各種內因與外因;理解高聚物粘彈性理論中的兩個基本原理，了解并部分掌握粘彈性的測定方法;部分掌握利用高聚物的力學性能與溫度、時間與頻率的關系研究高分子運動的方法;

理解高聚物中冷拉、銀紋等特殊現象的本質，掌握高聚物斷裂韌性的概念與斷裂行為的特點，了解影響高聚物應力-應變行為的結構因素與環境因素;理解高分子溶液的非理想性、高聚物熔體的非牛頓性與彈性表現;掌握稀溶液理論與流變學中基本物理量的物理意義;結合高分子材料的加工與應用，理解影響熔體粘度的各個因素并了解研究高聚物熔體流變行為的基本方法。